Evaluer et optimiser les propriétés électromagnétiques des matériaux et des équipements, étudier l'interaction des champs électromagnétiques avec l'Homme et son environnement : tels sont les objectifs de la toute nouvelle plate-forme PHELINE, mise au point par le CSTB, l’Université Joseph Fourier et Floralis. Explications.
Présentes dans l’ensemble des secteurs industriels, les techniques radiofréquences constituent l’épine dorsale des nouvelles technologies issues de l’électronique. Elles visent notamment le développement durable, les nouveaux usages (bâtiment intelligent, monitoring, traçabilité, Internet, etc.) et le confort des personnes (assistance à domicile, domotique, biomédical, communications sans fil…).Les champs électromagnétiques résultant de ce développement croissant des applications radiofréquences ne cessent d’augmenter dans notre environnement. Il y a 20 ans déjà, on parlait d’un accroissement de 3 dB/ an du niveau de « pollution » électromagnétique, soit un doublement chaque année de la pollution électromagnétique présente dans notre environnement !A l’intérieur du bâtiment comme en milieu urbain, d’autres sources de champs électromagnétiques viennent contribuer à cet environnement électromagnétique, parmi lesquelles les appareils électriques domestiques (électroménager, multimédia, etc.) ou les équipements urbains d’éclairage. Inquiétudes autour des antennes-relais, lancement du Grenelle des ondes par le Gouvernement en 2009… : les radiofréquences et les champs électromagnétiques sont aujourd’hui au cœur des débats car on peut s’interroger sur le niveau actuel des champs électromagnétique et les effets concomitants de cet environnement électromagnétique, tant sur les personnes que sur la faune et les objets. La réponse à ces questions constitue un enjeu majeur double pour la qualité de vie en milieu urbain et le développement durable, puisqu’il s’agit de garantir en premier lieu la pérennité et le développement des applications futures de nouvelles technologies issues de l’électronique et d’assurer le bien-être et la protection des personnes et des biens soumis aux champs électromagnétiques. Pour cela, la maîtrise des radiofréquences, et plus généralement des champs électromagnétiques, doit être envisagée au plus près de leur contexte d’application. C’est là l’objectif de la plate-forme d’études électromagnétiques PHELINE qui vient d’être inaugurée à Saint-Martin d’Hères et est le résultat d’une synergie des ressources et des compétences du CSTB (Centre Technique et Technique du Bâtiment), l’UJF (Université Joseph Fourier) et de Floralis (filiale de transfert de technologie de l’UJF).
L’activité de la plateforme technologique PHELINE est centrée sur l’homme dans le respect de son environnement et sa sauvegarde. Permettant de mieux comprendre les phénomènes liés aux champs électromagnétiques émis par les appareils électriques et les systèmes communicants présents dans notre environnement, elle s’articule autour de quatre axes majeurs :
- l’innovation au service de l’homme avec l’étude et le développement de nouveaux usages, de nouveaux services et de nouveaux produits basés sur les nouvelles technologies issues de l’électronique et faisant usage des radiofréquences : Internet des objets et objets communicants, RFID, bâtiment intelligent, solutions ubiquitaires, solutions innovantes pour la santé… ;
- la maîtrise de l’environnement électromagnétique de l’homme, des animaux (faune) et des objets pour le bien-être, la santé publique et la sécurité ; c’est-à-dire la qualification et la quantification des champs électromagnétiques dans l’environnement « indoor » et « outdoor » et pour les risques d’exposition à l’homme ;
- l’expertise autour des nouvelles règles et normes de développement durable : nouvelles applications électroniques radiofréquences de gestion durable des ressources naturelles, monitoring électronique/RF des bâtiments et des matériaux (vieillissement, performances énergétiques…), applications de traçabilité et de recyclage des matériaux, etc. ;
- la formation, la recherche appliquée, la prestation de service et la création d’une pépinière d’entreprises (projet INTEGRA) dans les domaines précédemment cités.
La plate-forme PHELINE regroupe deux moyens d’essais complémentaires :
- le couplage de deux chambres réverbérantes électromagnétiques : deux cages de Faraday accolées, parfaitement isolées de l’extérieur permettent, grâce à l’émission et la réception de champs diffus, de caractériser les propriétés électromagnétiques d’un matériau ;
- une chambre anéchoïque qui absorbe les champs électromagnétiques grâce à ses éléments pyramidaux disposés sur les parois intérieures. L’absence de réflexion interne permet de mesurer précisément les champs électromagnétiques émis par le dispositif testé ou d’irradier précisément celui-ci.
Ces deux équipements, complétés par des matériels de pointe destinés à la mesure, la caractérisation et la modélisation des champs électromagnétiques, seront utilisés pour des recherches technologiques portant sur l’étude de la propagation électromagnétique dans les milieux complexes que sont les bâtiments et les quartiers. Pour ce faire, il s’agira de connaître les caractéristiques des matériaux utilisés, ce que permet PHELINE. Ces données d’entrées, couplées à la simulation numérique, permettront d’extrapoler les résultats à une échelle macroscopique.La plate-forme PHELINE s’intéressera plus particulièrement aux nouveaux matériaux, dont les propriétés électromagnétiques peuvent être contrôlées et optimisées, ainsi qu’aux systèmes communicants sans fil (capteurs, alarme, détecteurs incendie…) très utilisés dans le bâtiment. Ces derniers font actuellement l’objet d’une thèse menée au CSTB en collaboration avec le laboratoire XLIM, avec pour objectif d’améliorer l’autonomie et la fiabilité des réseaux de capteurs : réduction de la consommation d’énergie, meilleure robustesse aux brouillages radioélectriques, précision de la transmission de données : tels sont les grands axes de la thèse « Conception d’un réseau de capteurs sans fil dédié au diagnostic in-situ des performances des bâtiments en exploitation », qui s’appuie sur la plate- forme PHELINE.Marc Chabreuil
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